(определение толщины утеплителя и проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания)
А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.
- Климатический район – I B [1].
- Зона влажности – нормальная [1].
- Продолжительность отопительного периода zht = 229 сут [1].
- Средняя расчетная температура отопительного периода tht = –5,9 ºС [1].
- Температура холодной пятидневки text = –35 ºС [1].
- Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:
- температура внутреннего воздуха tint = + 21ºС [2];
- влажность воздуха = 55 %;
- влажностный режим помещения – нормальный.
- Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.
- Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения аint = 8,7 Вт/м2·°С [2].
- Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения аext = 12 Вт/м2·°С [2].
- Рис. 4 Расчётная схема
- Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.
- Таблица 16
| № п/п | Наименование материала (конструкции) | , кг/м3 | δ, м | ,Вт/(м·°С) | R, м2·°С/Вт |
| Железобетонные пустотные плиты ПК (ГОСТ 9561 – 91) | 0,22 | 0,142 | |||
| Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 30547-97) | 0,005 | 0,17 | 0,0294 | ||
| Плиты полужёсткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 4640-93) | Х | 0,065 | Х |
- Б. Порядок расчета
- Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:
- Dd = (tint – tht)·zht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 ºС·сут.
- Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:
- Rreq = aDd + b = 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м2·°С/Вт.
Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R0 нормируемому Rreq, т.е.
- R0 = Rreq.
- По формуле (7) СП 23-100–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк
- = 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м2·°С/Вт.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.
,
где Rж.б – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого согласно [9] составляет 0,142 м2·°С/Вт для условий эксплуатации «Б» и 0,147 м2·°С/Вт — условий эксплуатации «А».
- Rп.и – термическое сопротивление слоя пароизоляции;
- Rут – термическое сопротивление утепляющего слоя.
- =
- = 4,473 – (0,142 + 0,005/0,17) = 4,302 м2·°С/Вт.
- Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя
- = 4,302·0,065 = 0,280 м.
- Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит
- = 1/8,7 + (0,142 + 0,005/0,17 + 0,300/0,065) + 1/12 = 4,98 м2·°С/Вт.
- Условие = 4,98 м2·°С/Вт > Rreq = 4,67 м2·°С/Вт выполняется.
- В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований
- тепловой защиты здания
- Проверяем выполнение условия :
- ∆t = (tint – text)/ aint = (21+35)/4,98·8,7 = 1,29 °С.
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 или табл. 7 настоящего пособия ∆tn = 3 °С, следовательно, условие ∆t =1,29 °С < ∆tn = 3 °С выполняется.
- Проверяем выполнение условия :
- = 21 – [1(21+35) / 4,98·8,7] =
- = 21 – 1,29 = 19,71 °С.
- Согласно приложению (Р) СП 23-101–2004 или приложению 6 настоящего пособия для температуры внутреннего воздуха tint = 21 °С и относительной влажности = 55 % температура точки росы td = 11,62 °С, следовательно, условие выполняется.
Вывод. Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.
- Пример 3
- Теплотехнический расчет стеновой панели производственного здания
- (определение толщины теплоизоляционного слоя в трехслойной
- Рекомендуемые страницы:
Поиск по сайту
Какой толщины должно быть утепление чердачного перекрытия, чтобы тепло не уходило через потолок
Всем, пожалуй, известно, что теплый воздух легче охлаждённого, и потому всегда стремится подняться повыше.
Если речь идет о замкнутом помещении, то он будет собираться под потолком, постепенно остывать и замещаться новыми теплыми потоками, опускаясь вниз и замыкая «конвекционное кольцо».
С этим вечным стремлением тепла кверху, кстати, связано то, что именно на верхнюю часть здания приходится «львиная доля» всех тепловых потерь жилого дома.
Какой толщины должно быть утепление чердачного перекрытия, чтобы тепло не уходило через потолок?
Иногда теплый воздух находит откровенно открытые пути для выхода наружу (вентиляция, дымоходные каналы, щели, просветы между плохо подогнанными строительными деталями и т.п.). Но нередко причиной становятся и явно «холодные» перекрытия, отделяющее помещение от, скажем, продуваемого неутепленного чердака.
При встрече с такой преградой теплый воздух почти моментально теряет свой нагрев, помещение очень быстро выхолаживается, система отопления добросовестно «сжигает» хозяйские деньги частично попусту.
А в качестве бонуса на потолке появляются крупные капли конденсата – первые предвестники вечной сырости и буйства плесени.
Вывод – перекрытие между жилыми комнатами и улицей (или неотапливаемым помещением) должно иметь хорошую термоизоляцию. А какую? Вот давайте и разберемся: какой толщины должно быть утепление чердачного перекрытия, чтобы тепло не уходило через потолок?
Как проводят расчет термоизоляции чердачного перекрытия?
Открытые лазейки для тёплого воздуха – это совершенно самостоятельная проблема, которая решается установкой клапанов, задвижек и рекуператоров на вентиляционных каналах, тщательной заделкой всех щелей или неплотностей не стыках конструкций, в местах проходки инженерных коммуникаций и т.п.
Через, скажем так, верхнюю часть дома может абсолютно бесполезно утекать наружу до половины всей выработанной тепловой энергии! Что-то надо делать!
А вот утечки тепла через сплошные ограждающие конструкции – совсем иная «песня». Полностью исключить теплообмен, то есть передачу тепла от нагретого воздуха строительным конструкциям – невозможно.
Значит, нужно стремиться к тому, чтобы эти ограждения (стены, полы, и, в нашем случае – потолки) «умели сопротивляться» передаче тепла через себя, так, чтобы с минимальными затратами в помещениях можно было поддерживать оптимальную для людей температуру, при любую погоде на улице.
То есть так, чтобы система отопления была в состоянии, без работы «на износ», и затрачивая разумное количество энергоносителя, восполнять эти неизбежные теплопотери, сведенные к возможному минимуму.
Словосочетание «умели сопротивляться», использованное несколько выше, можно было бы даже не брать в кавычки. Способность ограждающей конструкции препятствовать теплообмену так и называется – сопротивлением теплопередаче. Это – одна из основных теплотехнических характеристик в строительстве.
Величина эта подчиняется определенным физическим закономерностям, и измеряется в довольно громоздких единицах: м²×℃/Вт. Чем больше эта величина, тем меньше тепла теряется через такую конструкцию, тем эффективнее считается ее термоизоляция.
А как найти такое термическое сопротивление конкретной преграды? Это несложно: надо знать толщину этой преграды (в метрах), а также располагать информацией, из какого материала она изготовлена.
В справочниках без особого труда можно отыскать показатели коэффициента теплопроводности – табличную, величину, рассчитанную для большинства материалов, применяемых в строительстве.
Обычно этот коэффициент обозначается в документации буквой λ, а измеряется в Вт/(м×℃).
Очень часто значение коэффициента указывается в том числе в паспортах или иных сопроводительных документах стройматериалов.
- Итак, если величины известны, можно подставлять их в формулу.
- Rt = h / λ
- Rt — искомое сопротивление теплопередаче.
h — толщина ограждающей конструкции (в метрах!).
λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого эта перегородка изготовлена.
Например, какое термическое сопротивление показывает сплошная деревянная стенка из доски 40 мм? Коэффициент теплопроводности натуральной древесины нормальной влажности равен примерно 0,15 Вт/(м×℃).
Rt = 0,04 / 0,15 ≈ 0,267 м²×℃/ Вт
Скажем честно, не особо большое.
Но, как правило, ограждения делаются не однослойными, а представляющими собой сочетание нескольких материалов.
И если эти слои плотно прилегают один к другому, то показатели их сопротивлений суммируются.
Одним из таких слоев обычно становится утеплитель, который за счет очень низкого коэффициента теплопроводности может давать немалое термическое сопротивление даже при относительно небольших толщинах.
Ну так а какое сопротивление теплопередаче можно считать достаточным?
Не волнуйтесь – все уже посчитано специалистами за нас. Для различных строительных конструкций (перекрытий, покрытий, стен) и для всех климатических регионов России выведены так называемые нормированные значения. И в соответствии с действующими правилами, дом можно полагать хорошо утеплённым, если достигнут выход на нормированное сопротивление.
Этот параметр наверняка можно уточнить в любой местной проектной или строительной организации. В еще проще — воспользоваться предлагаемой картой-схемой. На ней указаны по три значения для каждого региона.
Карта с указанием значений нормированного сопротивления теплопередаче строительных конструкций.
Не все города, безусловно, поместились на этой карте. Но найти нужное значение с достаточной степенью точности – труда доставить не должно. Можно применить интерполяцию, если ваше место жительства расположено где-то между двумя указанными точками.
Три значения сопротивления специально показаны разными цветами с расшифровкой внизу карты. В контексте данной статьи нас интересует значение «для перекрытия» — голубые цифры.
Если есть ясное представление, каким по конструкции будет перекрытие между жилой комнатой и холодным чердаком, или если утепляется уже имеющееся перекрытие, то вполне возможно и самостоятельно рассчитать, какой слой и какого термоизоляционного материала сделает конструкцию по-настоящему утепленной.
А еще проще – не искать по справочникам значения коэффициентов теплопроводности, и не составлять формулу для совокупности слоев – а просто воспользоваться нашим онлайн-калькулятором. В нем все уже учтено заранее.
Несколько пояснений по работе с программой будут размещены ниже.
Калькулятор расчета толщины утепления чердачного перекрытия
Перейти к расчётам
Пояснения по проведению расчетов
Задача пользователя – ввести (указать) запрашиваемую информацию, и после нажатия на клавишу расчета – получить готовый результат.
- Первым делом пользователю предлагается выбрать оптимальный для него термоизоляционный материал. Именно выбрать — из предложного иллюстрированного списка. Не все утеплители, попавшие в этот перечень, одинаково удобны, эффективны, безопасны. Автор калькулятора просто постарался выбрать те материалы, которые чаще других используют для подобных целей. Перечень довольно широк, так как включает целый ряд сыпучих материалов, а их довольно удобно использовать именно при утеплении полов и перекрытий. Так что выбирайте – от инновационных PIR-плит и до «дедовских» способов с помощью опилочных смесей.
- Второй пункт – выбор по карте-схеме и указание в калькуляторе нормированного значения сопротивления теплопередаче для своего региона.
- Дальше – переходим к особенностям конструкции перекрытия. Здесь придется проявить определенную смекалку. А еще лучше – сделать себе какой-то графический набросок будущей конструкции – так проще.
— Запрашивается материал и толщина перекрытия. Если речь идет, скажем о плите, или о сплошном дощатом, по которому затем и будет выполняться утепление – то все очень просто. Из выпадающего списка выбирается материал, указывается толщина.
Проблема в том, что перекрытия, как такового, может и вообще не быть. То есть система балок с уложенным внутри утеплителем, с подшитой снизу отделкой, а сверху – с настеленным чердачным полом, как раз в итоге и создаст это перекрытие.
А так как для внутренней отделки и для чердачного пола предусмотрены особые поля ввода данных, получается, что, собственно, перекрытия-то и нет. Значит, независимо от типа материала, указывается толщина, равная нулю.
Она, кстати, там так и установлена – по умолчанию.
— Аналогичным образом подходят и к возможным вариантам дополнительной (отделочной) подшивки потолка снизу или (и) настила пола сверху. В обоих случаях таких добавочных слоев может и не быть. То есть и здесь следует правильно оценить конструкцию своего «пирога», и если такой слой отсутствует – опять же оставить толщину, равную нулю.
- После этого – можно переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…» Ответ будет показан в миллиметрах. Это – минимально необходимая толщина для выбранного утеплителя. От этого значения исходят при планировании приобретение материала, при составлении схемы (чертежа) будущей конструкции утеплённого перекрытия.
Кстати, никто не мешает провести несколько расчетов, меняя термоизоляционные материалы и, возможно, варьируя или оставляя без изменений остальные данные— просто для наглядного сравнения. Это иногда подсказывает оптимальное решение – и по выбору утеплителя, и по особенностям конструкции.
А как утепляют крышу?
Отличное решение – если это возможно, сразу утеплить еще и сам чердак, то есть фронтоны и скаты кровли. Кому помешает еще одно тёплое помещение в доме? Как производится утепление крыши своими руками – читайте в отдельной публикации нашего портала.
SmartCalc. Расчет утепления и точки росы для строящих свой дом. СНИП
- Представленный теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий является оценочным и предназначен для предварительного выбора материалов и проектирования конструкций.
- При разработке проекта для проведения точного расчета необходимо обратиться в организацию, обладающую соответствующими полномочиями и разрешениями.
- Расчет основан на российской нормативной базе:
- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
Расчет нагрузки на чердачное перекрытие
Расчет деревянной балки перекрытия, о котором подробно можно прочитать в статье «Чердачное перекрытие по деревянным балкам», производится в следующем порядке.
Определяются нагрузки на перекрытие в расчете на 1 м 2 . Нагрузки на перекрытие создаются весом деталей перекрытия и временной эксплуатационной нагрузкой — вес людей, материалов, складируемых на перекрытии и т.п.
Для чердачного перекрытия по деревянным балкам с легким эффективным утеплителем постоянную нагрузку от веса перекрытия обычно принимают не делая расчетов в размере 50 кгс/м 2 .
Руководствуясь СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», определяем временную эксплуатационную расчетную нагрузку для чердачного перекрытия: 70 кгс/м 2 х 1,3 = 91 кгс/м 2 ,
где 70 кгс/м 2 — нормативное значение нагрузки на чердачное перекрытие; 1,3 — коэффициент надежности.
Таким образом, общая расчетная нагрузка на чердачное перекрытие в доме составит, округляя в большую сторону, — 150 кг/м 2 (50 кгс/м 2 + 91 кгс/м 2 ).
Если чердак планируется использовать как неотапливаемое помещение, например, для хранения материалов, то расчетную нагрузку следует увеличить. Нормативное значение нагрузки на перекрытие в этом случае принимаем как для межэтажного перекрытия 150 кгс/м 2 .
Тогда расчетная временная эксплуатационная нагрузка составит 150 кгс/м 2 х 1,3 = 195 кгс/м 2 . В результате общая расчетная нагрузка на чердачное перекрытие буде равна 250 кгс/м 2 (50 кгс/м 2 + 195 кгс/м 2 ).
- Если чердак в будущем планируется переделать под мансардные отапливаемые помещения с устройством стяжек, полов, перегородок, то общую расчетную нагрузку увеличивают еще на 50 кгс/м 2 , до 300 кгс/м 2 .
- По известным нагрузке на перекрытие и длине перекрываемого пролета определяют сечение деревянной балки и расстояние между центрами балок — шаг балок.
- Для этого используют таблицы из справочников и программы калькуляторы.
- Например, в СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом», таблица Б2, приведены размеры балок из досок:
В таблице Б-2 длина пролетов определена для значения расчетной равномерно распределенной нагрузки на перекрытие не более 2,4 кПа =240 кгс/м 2 ., и максимальном прогибе балки не более 1/360 длины пролета в свету.
В том же СП для не эксплуатируемого чердака предлагаются следующие размеры балок:
В таблице Б-3 расчет сделан для временной эксплуатационной нагрузки всего 0,35 кПа=35 кгс/м 2 ., и максимальном прогибе балки не более 1/360 длины пролета в свету. Такое перекрытие расчитано на редкое посещение чердака людьми.
Шаг балок не обязательно выбирать тот, что указан в таблице. Для балок из досок выгоднее выбрать шаг, кратный размеру листов подшивки, чтобы листы крепить прямо к балкам, без обрешетки.
Высоту балки целесообразно выбрать такой, чтобы в межбалочном пространстве разместилась теплозвукоизоляция необходимой по расчету высоты. При этом, следует помнить о том, что цена 1м3 широких досок, как правило, выше, чем узких.
Программу-калькулятор для расчета деревянных балок (файл Excel) можно скачать, если перейти по этой ссылке и в открывшемся окне, в меню слева вверху, выбрать «Файл» > «Скачать».
Для расчета балок чердачного перекрытия в соответствующих окнах программы указывают длину перекрываемого пролета, сечение и шаг балки. В окне программы «при относительном прогибе» следует для чердачного перекрытия выбрать значение 1/200, а в окне «нагрузка по площади» — указать общую нагрузку на перекрытие (150 или 250 или 300 кг/м 2 , как указано выше).
Подбирают сечение и шаг балки таким образом, чтобы запас по прогибу был не менее 1,5 раза.
Как определить нагрузки на чердачные перекрытия в деревянном доме?
Для проекта дома из клеенного бруса необходимо определить сечение балок перекрытия, которые выдержат нагрузки (чердак будет использоваться под жилье). Подскажите, как определить нагрузки на чердачные перекрытия в деревянном доме?
Поскольку нет описания конструкции перекрытия, то предлагаю принцип решения задачи с произвольным вариантом. Допустим конструкция перекрытия следующая (слои снизу вверх):
- Шпаклевка 2 мм (удельный вес ок.1300 кг/м3),
- Лист ГКЛ толщ.9,5 мм (уд.вес 1460 кг/м3),
3. Балка деревянная (клеен.брус сосна уд.вес 500 кг/м3),
- Минвата ISOVER (уд. вес 40 кг/м3), укладывать в качестве звукоизоляции между балками.
- Доска обрезная (черный пол) сосна толщ.50 мм (уд.вес 500 кг/м3),
- Подложка под ламинат (15 кг/м3),
- Ламинат толщ.7 мм (уд.вес 900 кг/м3).
Это мы определились с конструктивом. Теперь определим: сколько весит 1 м2 такого перекрытия (с учетом собственного веса балки, в расчет принимаю брус сечением 200х200 мм).
Сбор нагрузок на 1 кв.м. перекрытия:
- Шпаклевка: 0,002х1х1х1300=2,6 кг (0,026 кН),
- Лист ГКЛ толщ.9,5 мм: 0,0095х1х1х1460=13,8 7 кг (0,014 кН),
- Балка деревянная 200х200 мм : 0,2х0,2х1х500=20 кг (0,02 кН),
- Минвата ISOVER толщ.200 мм (2 слоя): 0,2х1х1х40=8 кг (0,008кН),
- Доска обр. толщ.50 мм: 0,05х1х1х500=25 кг (0,025 кН),
- Подложка под ламинат: 0,005х1х1х15=0,075 кг (можно пренебречь),
- Ламинат толщ.7 мм: 0,007х1х1х900=6,3 кг (0,0063 кН).
ИТОГО: 75,78 кг (0,076кН)
Коэффициент надежности по нагрузке 1,3 (смотри СП 20.13330.2011 табл.7.1)
ИТОГО: 75,78х1,3=98,51 кг/м2
- Вес людей мебели и т.д. 150 кг/м2 (табл.8.3 СП 20)
С коэф. 1,3: 150х1,3=195 кг/м2.
- ВСЕГО: 98,51+195=293,51 кг/м2.
- С учетом коэффициента надежности 1,1 принимаем в расчет: 293,51х1,1=323 кг.
- Это мы определили расчетную нагрузку на 1 м2 перекрытия.
- Следующий этап расчета — это на основании конструктивной схемы (планов) определить максимальный пролет, затем максимальный изгибающий момент.
- Допустим пролет 5м, шаг балок 1м, сечение бруса 200х200 мм, тогда:
- Wтреб=721 см3
- ВЫВОД: при таких условиях запас прочности 100%, достаточно сечение бруса 100х200 мм.
- Вобщем, примерно так.
- Если не очень понятно, то посмотрите ссылку:
Нагрузки на чердачное перекрытие складываются из суммы, в которой одно из слагаемых – это собственный вес всех конструктивных элементов перекрытия (межбалочного заполнения, самих балок, зашивки), а второе – эксплуатационные нагрузки, в том числе вес людей, которые будут ходить поверх перекрытия.
При условии, что в качестве утеплителя используются достаточно легкие материалы (типа минеральной ваты) практика свидетельствует, что нагрузка от собственного веса составляет порядка 50 кг на м кв. Чтобы рассчитать величину эксплуатационной нагрузки, надо воспользоваться указаниями СНиПа 2.01.07-85.
Порядок подсчета нагрузок следующий:
• величина нормативного значения нагрузки умножается на коэффициент запаса – 70х1,3. Результат 91 кг/кв.м;
• сумма двух нагрузок составит 91+50=141 кг/кв.м;
• если для утепления перекрытия будут использоваться более тяжелые материалы или предполагается на чердаке хранить что-то обладающее достаточно большим весом (материалы, вещи и пр.), то значение нормативной нагрузки на чердачное перекрытие следует принимать равным 150, а общая нагрузка составит 150х1.3+50=245кг/кв. м;
• если чердак предполагается использовать в качестве мансарды, то к величине подсчитанной нагрузки надо добавить вес полов и мебели. В этом случае величина нагрузки увеличится до 350-400 кг/кв.м.
Ниже прилагаю таблицу, по которой можно без расчетов, исходя из величины нагрузки в 245 кг/кв.м, определить размеры балок, которые следует использовать для создания чердачного перекрытия.
Балки перекрытия
Балки перекрытия являются основными несущими элементами всего деревянного перекрытия. От правильного выбора и подбора размеров и количества балок зависит надежность деревянного перекрытия. Основными размерами деревянных балок перекрытия являются их длина и сечение.
Определять длину балки нужно исходя из ширины пролета, который вам необходимо будет перекрыть. Размеры сечения балки перекрытия зависят от длины пролета, расстояния между устанавливаемыми балками (шага установки) и предполагаемой нагрузки, которая будет действовать на балки перекрытия.
Статья расскажет, как можно самостоятельно рассчитать количество и размеры балок.
Определение необходимого количества и размеров балок перекрытия
Размеры и количество деревянных балок для конструкции перекрытия определятся, исходя из нескольких составляющих. Для начала необходимо измерить ширину пролета, который будет перекрыт.
Затем определяем способ крепления балок перекрытия на стенах строения, то есть на сколько балки зайдут в стены. После этого нужно рассчитать нагрузки, которые будут действовать на балки перекрытия при вводе объекта строительства в эксплуатацию.
И заключительный этап: с использованием таблиц и специальных программ-калькуляторов подбирается нужное сечение и шаг балок перекрытия.
Расчет длины балок перекрытия
Размеры пролета, который необходимо перекрыть и размер заделывания балок перекрытия в стены определяет длину балок. Длина замеряется рулеткой. Глубина заделывания балки в стену в каждом случае должна определяться индивидуально, исходя из того материала, из которого изготовлены стены.
В кирпичные или бетонные стены балки перекрытия устанавливаются в пазы глубиной около 100 мм, если балка перекрытия изготовлена из доски и на глубину 150 мм, если балка из бруса. В деревянных стенах вырубают специальные зарубки, глубина которых должна составлять не менее 70 мм.
В случае крепления балок перекрытия к деревянным стенам при помощи специальных металлических креплений, в качестве которых используют уголки, кронштейны, хомуты, длина балок такая же, как и расстояние между стенами.
В некоторых случаях на деревянные балки перекрытия монтируют стропильные ноги крыши и тогда необходимо выпустить балки за стену на 30-50 см, чтобы сформировать свет будущей крыши.
Балки перекрытия в зависимости от того из какого материала или древесины они изготовлены могут перекрывать разный размер пролетов. При этом необходимо учитывать, что оптимальным является длина пролета в 2,5–4 м. При длине до 6 м может быть использована балка перекрытия из обрезной доски или бруса.
От 6 до 12 м уже необходимо применять балки перекрытия из клееного бруса, которые могут быть прямоугольными или двутавровыми. В случае же использования обычных балок перекрытия необходимо опирать их на промежуточные опоры, в качестве которых выступают стены или колонны.
Вместо балок, если длина пролета составляет более 6 м, можно использовать деревянные фермы.
Расчет нагрузки, действующей на перекрытие
Нагрузка собственного веса всех элементов перекрытия, среди которых балки перекрытия, зашивки, межбалочное заполнение и вес эксплуатационной нагрузки, включающей в себя вес мебели, других предметов и устройств, находящихся в помещении, вес людей составляют общую нагрузку, действующую по балкам перекрытия на само перекрытие. Рассчитать эту нагрузку довольно сложно, она выполняется специалистами и представляет собой громоздкие расчеты, выполняемые специалистами в процессе проектирования конструкции перекрытия. Однако, используя приведенный ниже упрощенный вариант, можно выполнить эти расчеты самостоятельно.
Деревянное перекрытие для чердака, в случае если на чердаке не складируются вещи или другие материалы, а утеплитель изготовлен из легких материалов постоянная нагрузка состоит только из собственного веса и составляет обычно 50 кг/м 2 .
Согласно СНиП 2.01.07-85 эксплуатационная нагрузка составит в данном случае 90 кг/м 2 , включающая 70 кг/м 2 – нормативное значение для этого вида чердака 1,3 – коэффициент запаса.
Сложив 50 кг/м 2 и 90 кг/м 2 получим общую расчетная нагрузка для указанного выше чердачного перекрытия, которая составит 140 кг/м 2 , а после округления 150 кг/м 2 .
Если же чердак планируется использовать для хранения вещей, в других целях, когда на перекрытие будет действовать большая нагрузка, или при изготовлении использовался тяжелый утеплитель и более тяжелые заполнитель и подшивка, нормативное значение нагрузки увеличится до 150 кг/м 2 , и, соответственно общую округленную нагрузку на чердачное перекрытие следует принимать за 250 кг/м 2 (50+150х1,3 = 245 кг/м 2 ). Когда чердачное помещение используется для проживания людей в качестве мансарды, общая расчетная нагрузка, с учетом веса полов, перегородок, мебели, дверей, увеличивается до 300-350 кг/м 2 . Однако, в данном случае нужно также учесть вес устанавливаемых при устройстве мансарды междуэтажных деревянных перекрытий, а временная нагрузка при эксплуатации состоит из большого количества мебели и людей, общая нагрузка должна приниматься за 350 – 400 кг/см 2 .
Определение сечения и шага деревянных балок перекрытия
Выше было рассмотрено как определить необходимую длину и рассчитать общую нагрузку. После этого нужно определить необходимое сечение балок перекрытия и шаг укладки, которые связаны между собой.
Прямоугольное сечение деревянной балки перекрытия является лучшим, если соотношение высоты и ширины соотносится как 1,4:1. Ширина балки перекрытия в этом случае может быть в пределах от 40 до 200 мм, а высота от 100 до 300 мм. Высота балок выбирается такой же как и толщина утеплителя.
Если в качестве балок перекрытия используются бревна, их диаметр должен быть в пределах от 110 до 300 мм.
Шаг деревянного перекрытия напрямую зависит от того, какого вида и сечения используется материал балки перекрытия и может быть от 300 до 1200 мм, чаще же всего шаг деревянного перекрытия выбирается в пределах от 600 до 1000 мм.
При выборе расстояния между балками перекрытия можно исходить и из размера плит утеплителя, которые будут уложены в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. В каркасных зданиях нужно стремиться, чтобы шаг укладки соответствовал шагу стоек каркаса.
Тогда будет обеспечена наибольшая надежность конструкции из-за ее жесткости.
С помощью справочных таблиц можно достаточно точно сделать расчет размеров деревянных балок перекрытия или провести проверку уже выбранных размеров. При проведении расчетов нужно учитывать, что относительный прогиб чердачных перекрытий не должен превышать 1/200, а междуэтажных перекрытий – 1/350.
Определение нагрузки на чердачное перекрытие
- Чердачное перекрытие должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нужную нагрузку. На прочность перекрытия влияют несколько параметров, которые можно менять – величина пролета, поперечное сечение балок, шаг их установки, связи между балками…
- Рассмотрим подробнее, как подобрать балки чердачного перекрытия для частного дома, методику их расчета, варианты конструкций.
- Факторы определяющие нагрузку на перекрытие
- Нагрузка на чердачное перекрытие создается:
- весом самого перекрытия;
- временной эксплуатационной нагрузкой – людьми, грузами, которые могут находиться на перекрытии.
Если для создания чердачного перекрытия используется только деревянные детали и обычные легкие утеплители, то удельный вес самого перекрытия можно принять равным 50 кг/м кв. без детальных расчетов.
Если дополнительно используется стяжка и простенки, то их удельный вес нужно прибавить. Обычно, при использовании сухой стяжки и легких пустотелых межкомнатных перегородок, удельную нагрузку от деревянного перекрытия и этих конструкций принимают равной не менее 100 кг/м кв.
Определение нагрузки на чердачное перекрытие
Временная эксплуатационная нагрузка может быть разной в зависимости от предназначения и использования чердачного помещения.
Если помещение совсем не эксплуатируется, то удельная эксплуатационная нагрузка согласно СНиП принимается не менее 100 кг/м кв. (75 кг х 1,3 – коэфф. надежности ). Тогда общая удельная нагрузка на чердачное перекрытие составит 100 + 50= 150 кг/м кв.
Для межэтажного перекрытия временная эксплуатационная нагрузка согласно нормативов должна быть не менее 200 кг/м кв (150 кг х1,3). Если неотапливаемый чердак должен служить складом не нужных вещей, то он приравнивается к межэтажному перекрытию.
Общая удельная нагрузка – 250 кг/м кв. (200+50).
Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
Конструкция перекрытия представлена на рисунке 1.2.
Требуемое сопротивление теплопередаче найдем исходя из санитарно-гигиенических условий по формуле (1.2):
Roтр = (21-2)/ 38,7 = 0,73 м2оС/Вт,
где tint — расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, tв = +21 оС;
- text — расчетная температура воздуха на чердаке, С, tн = +2оС ;
- tn — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по таблице 5 [1], для чердачных перекрытий tн = 3оС;
- int — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4 [1], для потолков в = 8,7оС.
- Рисунок 1.2 — Конструкция перекрытия: 1 — железобетонная многопустотная плита; 2 — утеплитель; 3 — стяжка из цементно-песчаного раствора
- Требуемое сопротивление теплопередаче найдем исходя из условия энергосбережения.
- Градусо-сутки отопительного периода Dd следует определять по формуле:
- Dd = (21-(-5,8))·239 = 6405,2 С ·сут
- По таблице 3 [1] найдем
- Rreq = aDd + b = 0,00045•6405,2+1,9 = 4,78 м2оС/Вт.
Фактическое сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции Ro, м2С/Вт следует определять по формуле (1.4).
- Найдем фактическое сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции:
- 1 слой — железобетонная многопустотная плита, ? = 2,04 Вт/мС;
- 2 слой — утеплитель Пеноплэкс, ? = 0,03 Вт/мС;
3 слой — стяжка из цементно-песчаного раствора, ? = 0,93 Вт/мС.
Ro = 1/8,7+0,12/2,04+ д2/0,03+0,03/0,93+1/12 = 4,78 Вт/(м С)
Отсюда 2 ? 0,135 м. Принимаем толщину утеплителя 200 мм, который будет укладываться в 2 слоя, толщина каждого из которых равна 100 мм.
Теплотехнический расчет утеплителя покрытия мансардного этажа
Конструкция покрытия представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 — Конструкция покрытия: 1- железобетонная монолитная плита; 2 — утеплитель; 3 — обрешетка д = 25 мм по брускам 50х60 мм; 4 — кровельная сталь с полимерным покрытием.
Требуемое сопротивление теплопередаче найдем исходя из санитарно-гигиенических условий по формуле (1.2):
Roтр = (21-(-34))/ 38,7 = 2,11 м2оС/Вт,
где tint — расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, tв = +21 оС;
- text — расчетная температура воздуха на чердаке, С, tн = +2 оС ;
- tn — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по таблице 5 [1], для чердачных перекрытий tн = 3оС;
- int — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4 [1], для потолков в = 8,7 оС.
- Требуемое сопротивление теплопередаче найдем исходя из условия энергосбережения.
- Градусо-сутки отопительного периода Dd следует определять по формуле:
- Dd = (21-(-5,8))·239 = 6405,2 С ·сут
- По таблице 3 [1] найдем
- Rreq = aDd + b = 0,0005•6405,2+2,2 = 5,40 м2оС/Вт.
Фактическое сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции Ro, м2С/Вт следует определять по формуле (1.4).
Найдем фактическое сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции:
1 слой — железобетонная монолитная плита, ? = 2,04 Вт/мС;
2 слой — утеплитель Пеноплэкс, ? = 0,03 Вт/мС.
Слои, расположенные после воздушной прослойки, в расчете не учитываем.
Ro = 1/8,7+0,08/2,04+ д2/0,03+1/23 = 5,40 Вт/(м С)
Отсюда 2?0,156 м. Принимаем толщину утеплителя 200 мм, который будет укладываться в 2 слоя, толщина каждого из которых равна 100 мм.
Пример 3. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
Определить
толщину утеплителя для теплого чердака
из условия энергосбережения.
Исходные
данные. Вариант № 40.
Здание
– жилой дом.
Район
строительства: г. Оренбург.
Зона
влажности – 3 (сухая).
Расчетные условия
| N п.п. | Наименование расчетных параметров | Обозначение параметра | Единица измерения | Расчетное значение |
| 1 | Расчетная температура внутреннего воздуха | °С | 22 | |
| 2 | Расчетная температура наружного воздуха | °С | — 31 | |
| 3 | Расчетная температура теплого чердака | °С | +5 | |
| 4 | Расчетная температура техподполья | °С | +2 | |
| 5 | Продолжительность отопительного периода | сут | 202 | |
| 6 | Средняя температура наружного воздуха за отопительный период | °С | — 6,3 | |
| 7 | Градусо-сутки отопительного периода | °С·сут | 5717 |
Конструкция ограждения
-
Плита
железобетонная – 150мм: δ1
= 0,15м; λ1
= 1,92 Вт/м∙0С -
Пароизоляция
(поливинилхлоридная пленка) -
Утеплитель
Styrodur – 2500: δ3
= ? м; λ3
= 0,031 Вт/м∙0С -
Слой
цементно-песчаного раствора – 20мм: δ4
= 0,02м; λ4
= 0,7 Вт/м∙0С -
Ходовые
доски – 30 мм. δ5
= 0,03м; λ5
= 0,14 Вт/м∙0С -
1.
Требуемое сопротивление теплопередаче
перекрытия теплого чердака ,
м·°С/Вт
определяют по формуле:
png» width=»83″>
,
lAuJ/img-A0EazP.png» width=»24″>
— то же, что и в формуле (1);
—
расчетная температура воздуха в чердаке,
0С,
устанавливаемая по расчету теплового
баланса для 6-8-этажных зданий 140С,
для 9-12-этажных зданий 15-16 0С,
для 14-17 этажных зданий 17-18 0С.
для зданий ниже 6 этажей чердак, как
правило, выполняют холодным, а вытяжные
каналы из каждой квартиры выводят на
кровлю.
-
2.
Градусо–сутки отопительного периода -
Dd
= (tint
– tht)
zht -
Dd
= (22 + 6,3) 202 = 5717°С∙сут
3.
Нормируемое значение сопротивления
теплопередаче, Rreq,
табл. 4.
-
Rreq
= a∙Dd+
b = 0,00045∙5717 + 1,9 = 4,47 м2∙0С/Вт -
Rgf
= n∙Rreq
= 0,31∙4,47 = 1,38 м2∙0С/Вт -
4.
Минимальную толщину утеплителя определяем
из условия Rgf₀
= Rgf -
Rgf0=
Rsi+
ΣRк+
Rse=1/αint+
Σδ/λ+1/αext
= Rgf -
δут
= [Rgf
– (1/αint+
Σδ/λ+1/αext
)]λут
= [1,38 – (1/8,7 + 0,15/1,92 + 0,02/0,07 + 0,03/0,14 +
1/12)]∙0,031 = [1,38 – (0,11 + 0,08 + 0,28 + 0,21 + 0,08)]∙0,031
= (1,38 – 0,76)∙0,031 = 0,019м -
Принимаем
толщину утеплителя 0,02м. -
5.
Определяем приведенное сопротивление
теплопередаче, Rgf₀,
с учетом принятой толщины утеплителя -
Rgf0
= 1/αint+
Σδ/λ+1/αext
= 1/8,7 + 0,15/1,92 + 0,02/0,031 + 0,02/0,07 + 0,03/0,14 + 1/12 =
1,40 м2∙0С/Вт
6.
Выполнить проверку конструкции на
невыпадение конденсата на внутренней
поверхности ограждения.
-
Температуру
внутренней поверхности τsi
перекрытия следует определять по формуле -
τsi
= tint
— [n(tint
– text)]
/ (Rgfо
αint)
= 22 — 0С -
где
: tint
– расчетная температура воздуха внутри
здания; -
text
— расчетная температура наружного
воздуха; -
n
– коэффициент, учитывающий зависимость
положения наружной поверхности
ограждающих конструкций по отношению
к наружному воздуху и приведенный в
таблице 6. -
3.3
Ограждающие конструкции технических
подвалов -
Технические
подвалы (техподполье) — это подвалы при
наличии в них нижней разводки труб
систем отопления, горячего водоснабжения,
а также труб системы водоснабжения и
канализации. -
Расчет
ограждающих конструкций техподполий
следует выполнять в приведенной
последовательности.
1).
Нормируемое сопротивление теплопередаче ,
м
png» width=»11″>·°С/Вт,
части цокольной стены, расположенной
выше уровня грунта, определяют согласно
СНиП 23-02-2003 для стен в зависимости от
градусо-суток отопительного периода
климатического района строительства.
При этом в качестве расчетной температуры
внутреннего воздуха принимают расчетную
температуру воздуха в техподполье ,
°С, равную не менее плюс 2°С при расчетных
условиях.
2).
Определяют приведенное сопротивление
теплопередаче ,
м·°С/Вт,
ограждающих конструкций заглубленной
части техподполья, расположенных ниже
уровня земли.
Для
неутепленных полов на грунте в случае,
когда материалы пола и стены имеют
расчетные коэффициенты теплопроводности
png» width=»47″>Вт/(м·°С),
приведенное сопротивление теплопередаче
определяют по таблице 10 в зависимости
от суммарной длины
png» width=»15″>,
м, включающей ширину техподполья и две
высоты части наружных стен, заглубленных
в грунт.
Таблица
10